Procédures modérées

1 800 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Privées de système immunitaire, elles reçoivent sous la peau des fragments de tumeurs pancréatiques de patients, une série de 750 d'entre elles étant traitée par cinq molécules de chimiothérapie avant prélèvement des tumeurs. Le projet compare des tumeurs de patients à survie courte et longue pour chercher des cibles et des marqueurs prédictifs, les tumeurs pouvant provoquer inconfort et ulcérations. Le porteur affirme que les souris immunodéficientes forment un modèle "qui ne peut être remplacé" pour conserver les caractéristiques des tumeurs humaines.

Objectifs

L’adénocarcinome pancréatique (ACP) est l’un des cancers les plus graves. Avec plus de 12000 décès par an en France qui lui sont imputés, il pose un problème majeur de santé publique. En dépit des importants efforts de recherche consentis au cours des dix dernières années, les traitements conventionnels n’ont qu’un impact limité. La chirurgie reste la seule stratégie potentiellement curative, mais seuls 20% des patients peuvent en bénéficier car la plupart du temps, au moment du diagnostic, ce cancer est déjà à un stade très avancé, la médiane de survie de ces patients restant inférieure à 6 mois et la survie à 5 ans inférieure à 3%. Pratiquement tous les patients souffrant d’un ACP développent des métastases (cellules cancéreuses qui ont migrées dans d’autres organes) et décèdent des conséquences dévastatrices de leur développement. Le point de départ de ce projet est la constatation que très peu de patients atteints d’ACP survivent longtemps ; de plus nous manquons de nouvelles molécules thérapeutiques capables de s’attaquer spécifiquement aux cellules cancéreuses pancréatiques en épargnant autant que possible les cellules non cancéreuses. De nombreux travaux de recherche ont montré que les tumeurs pancréatiques sont très hétérogènes d’un patient à un autre et que cette hétérogénéité est associée au niveau de résistance aux chimiothérapies et au temps de survie du patient. Nous avons donc émis l’hypothèse que les tumeurs des patients de courtes ou de longues survies présentent des mécanismes et des caractéristiques moléculaires différentes entre elles, ce qui nous a déjà permis, dans des travaux antérieurs, d’identifier des marqueurs biologiques capables de prédire la survie des patients. Notre projet a donc pour objectif de déterminer les caractéristiques moléculaires des tumeurs de patients de courtes survies et celles des patients de longues survies associées ou non à des protocoles de chimiothérapies, puis de les comparer entre elles ceci dans le but de mieux comprendre la biologie de l’ACP, de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques à chaque groupe de patients et d’identifier des marqueurs biologiques capables de prédire la réponse aux traitements des patients.

Bénéfices attendus

Le point de départ de ce projet est la constatation que très peu de patients atteint d'ACP survivent longtemps. Notre projet a donc pour objectif de comparer les caractéristiques moléculaires des tumeurs de patients de courtes et longues survies obtenues par des analyses biologiques et moléculaires, lesquelles sont associées au niveau de résistance aux chimiothérapies et au temps de survie du patient. Les bénéfices attendus de ce projet seront donc l'identification de nouveaux mécanismes moléculaires activés par la cellule tumorale permettant ainsi le développement de nouvelles molécules thérapeutiques, de nouveaux marqueurs biologiques capables de prédire la résistance / sensibilité aux chimiothérapies et/ou de permettre un diagnostic précoce des patients. Il nous permettra ainsi de mieux comprendre la biologie du cancer pancréatique ainsi que les raisons de son pronostic sombre et de la réponse limitée des patients aux différents traitements.

Procédures

Pour atteindre les objectifs de ce projet, 3 procédures seront réalisées : Pour les procédures 1 et 2 les tumeurs seront découpées en petits morceaux et injectées sous anesthésie chez la souris en sous-cutanée entre les omoplates avec une aiguille. Une fois que la tumeur aura atteint le volume souhaité, la souris sera mise à mort puis la tumeur sera prélevée pour réaliser les différents analyses biologiques. Une 3ème procédure nous permettra de déterminer l’efficacité anti-tumorale des différentes chimiothérapies actuellement utilisées en clinique sur les xénogreffes de tumeurs pancréatiques de patients, puis d’identifier des signatures moléculaires prédictives de la sensibilité aux traitements, recherchées sur les tumeurs prélevées. Une série de souris porteuses d’une xénogreffe de tumeur pancréatique de patient établit selon la procédure n°2, sera traitée avec 5 molécules thérapeutiques différentes composées de 3 injections maximum par souris par traitement. Les souris témoins recevront une solution de sérum physiologique. Les animaux seront pesés avant injection et les tumeurs mesurées au pied à coulisse (instrument de mesures).

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables sur les animaux comprennent les implantations de tumeurs faites en sous cutanée entre les omoplates sous anesthésie ; le développement de tumeurs sous-cutanées qui peuvent générer éventuellement un certain inconfort ou être la source d’ulcérations cutanées bien que ces effets n’ont jamais été observés dans nos expériences précédentes lors de notre vigilance quotidienne ; les injections de molécules chimiothérapeutiques qui peuvent générer une douleur, ces traitements peuvent être la source de différentes nuisances telles que la diminution du poids, l’absence d’activité bien que ces effets n’ont jamais été observés dans nos expériences précédentes ; la contention de l’animal vigile nécessaire pour les diverses injections ou les mesures des volumes tumoraux ou les manipulations de l’animal pour prise de poids corporel ou l’anesthésie peuvent être un facteur de stress éventuel.

Devenir

L'ensemble des animaux des 3 procédures seront mis à mort sous anesthésie afin de prélever les tumeurs qui serviront (1) à maintenir la bio-banque de tumeurs pancréatiques et à extraire le matériel biologique (ADN, ARN, protéines, …) de chaque tumeurs de patients pour des analyses moléculaires ultérieures, (2), à réaliser des coupes histologiques des tumeurs (anatomo-pathologie) afin d’identifier de nouveaux marqueurs biologiques prédictifs de la résistance / sensibilité aux chimiothérapies.

Remplacement

Au vu de la complexité du cancer du pancréas, l’utilisation des souris immunodéficientes, qui sont des modèles bien établis en cancérologie expérimentale, est justifiée et ne peut être remplacée car elles permettent d’une part la prise des xénogreffes de tumeurs pancréatiques dérivées de patients et éviter les phénomènes de rejets et d’autre part le maintien des caractéristiques moléculaires de la tumeur originelle du patient ; ces caractéristiques seront nécessaires pour identifier de nouvelles cibles diagnostiques et thérapeutiques et de nouveaux marqueurs biologiques capables de prédire la sensibilité aux différentes chimiothérapies spécifiques selon le profil « tumoral du patient ». Cependant, dans un souci de remplacement, les marqueurs biologiques qui seront identifiés et les informations de sensibilité /résistance aux chimiothérapies qui seront obtenues dans ce projet, auront pour avantage dans le futur de diminuer fortement l’utilisation d’animaux, en particulier en testant directement les marqueurs biologiques prédictifs de l’efficacité des traitements sur les tumeurs du patients. De plus, ce projet va nous permettre de cultiver les cellules tumorales pancréatiques de chaque tumeur de patients en 2 et 3 dimensions pour réaliser des études in vitro et ex vivo ce qui nous évitera l’utilisation d’animaux supplémentaires.

Réduction

Concernant les procédures 1 et 2, le nombre de souris nécessaires est fondé sur une estimation maximale du nombre de xénogreffes de tumeurs pancréatiques de patients à implanter et à la quantité de matériels biologiques nécessaires pour réaliser les différentes analyses moléculaires et biologique. Pour la procédure 3, nous n'utiliserons que le nombre d’animaux nécessaires pour l'exploitation statistiques des données, à savoir 750 animaux. Le nombre de souris de chaque groupe a été calculé avec un test statistique de puissance. Pour réduire le nombre d’animaux, nous avons aussi mis au point un système de congélation de tissu qui nous permet de congeler les xénogreffes de tumeurs pancréatiques pour les conserver en "dormance" dans l'azote liquide. Ce système permet de conserver des tissus vivants pour des études futurs en dehors de la souris et limitera considérablement l'utilisation des animaux.

Raffinement

Dès réception, les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation de 7 à 10 jours pendant laquelle ils seront familiarisés à la manipulation par les expérimentateurs. Les conditions d’hébergement ont été optimisées pour réduire le stress des animaux. Dans chaque cage, nous mettons plusieurs types d’enrichissement ; les litières sont changées toutes les semaines ; de petits groupes sociaux sont constitués afin d'éviter le stress de l’isolement ; La nourriture et l’eau de boisson sont fournies ad libitum. Les souris sont endormies sous anesthésie pour tous les actes qui pourraient générer de la douleur (implantation de tumeurs), puis mises sous une lampe chauffante et surveillées jusqu'à leur réveil. Un contrôle quotidien des souris sera effectué en plus d'un contrôle approfondis bihebdomadaire de l'état clinique de nos animaux sera réalisé́, d’avantage si leurs état le nécessite.

Choix des espèces

Pour mener à bien notre projet, nous avons besoin d'une espèce de mammifère dépourvu de système immunitaire pour éviter les phénomènes de rejets des xénogreffes de tumeurs humaines. Ces souris qui sont des modèles bien établies en cancérologie expérimentale et qui ont fait l’objet de plusieurs centaines de publications, permettent la prise des xénogreffes de tumeurs pancréatiques, le maintien des caractéristiques moléculaires des tumeurs, et d’étudier au sein d’un organisme entier la stabilité et l’efficacité des molécules chimiothérapeutiques. De plus, la souris est facilement manipulable, de par sa petite taille, d’une utilisation simple et peu coûteuse, ce qui en fait un modèle expérimental de choix pour notre projet. Les souris seront reçues à 4 semaines. Cela permettra aux animaux de récupérer du stress engendré par le transport et de s'adapter à leur nouvel environnement. Nous les laissons s'habituer et s'adapter pendant 1 à 2 semaines avant de commencer les expérimentations. De plus, cela nous permettra de travailler chez le jeune adulte et de garder nos animaux sur une durée plus longue, certaines tumeurs mettent plusieurs semaines avant d’atteindre une taille compatible avec les besoins en matériels biologiques nécessaires à nos projets.

400 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Privées de système immunitaire, elles subissent des chirurgies abdominales pour implanter des tumeurs du côlon ou du pancréas, parfois une ablation de la rate, puis une seconde chirurgie de résection guidée par fluorescence, avec risque de douleur, de perte de poids et d'infection. Le projet fait la preuve de concept d'anticorps couplés à une sonde pour mieux repérer et retirer les tumeurs pendant l'opération. Le porteur affirme que cette démonstration ne peut se faire que sur des animaux porteurs de ces tumeurs, les tests in vitro ayant déjà été réalisés.

Objectifs

Malgré l'émergence des thérapies personnalisées, la chirurgie joue toujours un rôle essentiel dans le traitement de nombreux cancers comme les cancers colorectaux et pancréatiques. Un problème majeur réside dans la difficulté de détecter les tumeurs et de visualiser les marges tumorales. La chirurgie guidée par fluorescence (FGS) permet aux chirurgiens une meilleure visualisation des structures anatomiques en temps réel. De plus, la FGS peut être améliorée en associant une imagerie pré-opératoire par imagerie nucléaire (SPECT) pour localiser avec précision les tumeurs. Dans le projet, nous proposons de faire la preuve de concept de l’intérêt d’utiliser des anticorps ciblant les tumeurs, conjugués à une sonde (Ac bimodaux) permettant de réaliser de l'imagerie bimodale (radionucléide/fluorescence) afin d'améliorer la stadification pré-opératoire (SPECT), la détection per-opératoire des tumeurs et leur résection (FGS) mais aussi d'améliorer le suivi post-opératoire (SPECT). Nous avons déjà montré dans des modèles de tumeurs sous-cutanées que ces Ac bimodaux étaient visualisables par imagerie in vivo (SPECT et fluorescence) et qu’ils nous permettaient de réaliser de la FGS. Pour prouver le potentiel thérapeutique de l’utilisation de ces Ac bimodaux en chirurgie par fluorescence, il nous faut maintenant utiliser des modèles précliniques mimant la pathologie humaine, tels que des modèles orthotopiques de cancer du côlon et du pancréas, mais aussi des modèles mimant la formation de métastases hépatiques ou de carcinomatoses péritonéales. L’objectif est d’optimiser la résection tumorale par l’utilisation de chirurgie assistée par fluorescence après injection de ces Acs bimodaux et de démontrer l’absence de reprise tumorale suite à l’acte chirurgicale. A terme nous nous attendons à démontrer que l’utilisation de ces Ac bimodaux permet une visualisation fine des tumeurs avant la chirurgie (imagerie SPECT) et une détection plus précise par fluorescence permettant de minimiser l'étendue de la résection. L'absence de récidive pourra être détectée en ré-injectant cet Ac bimodal quelques mois après la chirurgie pour visualiser l’absence de récidive (SPECT). Ce projet ce déroulera sur 2 établissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Le but de ce travail est de pouvoir faire la preuve de concept de l’utilisation de la chirurgie assistée par fluorescence à l’aide d’Ac bimodaux afin d’éliminer les tumeurs primaires ou disséminées. Ce projet nécessite donc la mise au point des modèles précliniques mimant la pathologie humaine des cancers coliques et pancréatiques avec des tumeurs orthotopiques mimant des tumeurs primaires et des modèles mimant la formation de métastases hépatiques ou de carcinomatoses péritonéales d’origine colique. Ce projet devrait permettre une meilleure prise en charge chirurgicale des patients atteints de cancers primaires ou métastatiques en permettant une meilleure détection des tumeurs, facilitant leur élimination en épargnant le tissu sain et évitant ainsi une récidive tumorale.

Procédures

Trois des modèles nécessiteront l’utilisation d’une procédure chirurgicale (sous anesthésie gazeuse) afin d’implanter les cellules tumorales. Cet acte (30 min/souris) implique l’ouverture de la cavité abdominale, l’implantation des tumeurs (cellules ou fragment de tumeur), la fermeture de la cavité abdominale. Dans le cas du modèle de métastases hépatiques, la rate de ces souris sera enlevée suite à l’injection des cellules tumorales. Pour le modèle de carcinomatose péritonéale, les cellules tumorales seront injectées en intrapéritonéale après anesthésie gazeuse des souris (1-2 min/souris). Ce développement de modèles tumoraux aura lieu dans l’établissement utilisateur 1. Les souris seront alors transférées dans l’établissement utilisateur 2. Les souris recevront 1 injection intrapéritonéale (1-2 min/souris) tous les 7 jours (sous anesthésie gazeuse) du composé permettant l’imagerie des tumeurs. Ces souris seront ensuite anesthésiées à l’isoflurane pour être imagées. Tous les animaux porteurs de tumeurs (orthotopiques ou métastases) subiront une chirurgie d’exérèse assistée par fluorescence après injection des Ac bimodaux (30 min/souris).

Impact sur les animaux

Les modèles animaux mimant la formation de tumeurs primaires coliques ou pancréatiques (modèles orthotopiques) et métastatiques d’origine colique nécessitent un acte chirurgical. L’ouverture de la cavité abdominale des souris, l’injection des cellules tumorales dans le pancréas, la réalisation d’une splénectomie ou encore la ligature d’un morceau de tumeur sur le caecum sont des interventions pouvant entrainer de la souffrance chez les animaux, une perte de poids, ou encore une infection causée par les interventions chirurgicales. Le développement des tumeurs primaires, ainsi que l’apparition des métastases peuvent également être à l’origine de souffrance et de gênes qui seront évaluées par observations fréquentes des animaux (3 fois par semaine) et estimation de la prise tumorale par imagerie de bioluminescence après injection I.P. de luciférine. Les séances d’imagerie courte étant réalisées sous anesthésie à l’isoflurane, cet acte n’induira pas de stress supplémentaires aux animaux.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures afin de pouvoir vérifier par autopsie l’absence de reprise tumorale.

Remplacement

La preuve de concept de l’utilisation de ces Acs bimodaux pour de la chirurgie assistée par fluorescence nécessite de pouvoir se rapprocher le plus possible de ce qui est retrouvé chez l’Homme et donc d’avoir les tumeurs primaires sur les organes d’origine et les métastases se disséminant. Le but est de montrer que les tumeurs sont plus facilement détectables, qu’elles peuvent être éliminées plus finement et ainsi permettre une meilleure récupération post-chirurgie et enfin qu’il y a moins de récidive. Cette preuve de concept ne peut donc être faite que sur des animaux présentant ce type de tumeurs et sur lesquels sera fait la FGS. Tous les tests in vitro préalables ont déjà été faits, tout comme la preuve de concept sur des modèles plus artificiels d’animaux porteurs de tumeurs sous-cutanée.

Réduction

Pour chaque Ac bimodal à tester (5), deux groupes de 5 souris (contrôle vs Ac bimodal) seront constitués afin de générer des groupes avec suffisamment de puissance pour permettre d’évaluer l’efficacité de la chirurgie tout en permettant à une seule et même personne de prendre en charge l’expérience. La visualisation de la récidive par imagerie SPECT après injection du même Ac bimodal permet de réduire le nombre d’animaux qui sont leur propre contrôle. Les expériences seront réalisées par des personnes parfaitement formées (formation de niveau concepteur de projet avec soit une formation chirurgie du petit animal soit être chirurgien) afin d’optimiser la reproductibilité. Le fait que ces animaux soient génétiquement identiques permet de réduire la taille des groupes tout en ayant des résultats fiables. Néanmoins, comme les prises tumorales peuvent être différentes d’une chirurgie à l’autre, nous répèterons les expériences 2 fois de manières indépendantes.

Raffinement

Les souris seront habituées au geste de la contention et de la pesée dès leur arrivée dans l’établissement utilisateur. Des enrichissements seront ajoutés dans chaque cage. Les souris auront à disposition des matériaux pour leur permettre de faire leurs nids. Les souris étant immunodéprimées, elles seront hébergées sous couvercle filtrant et une antibiothérapie préventive sera utilisée avant chaque chirurgie. La totalité des procédures chirurgicales impliquant les animaux (injection sous-cutanée, intraveineuse, imagerie, chirurgie abdominale) est réalisée sous anesthésie suivie d’un réveil sous lampe chauffante ou couveuse, réduisant l’inconfort potentiel à son minimum et permettant ainsi le raffinement de l’étude. Tout au long des opérations, un contrôle de la profondeur d’anesthésie (pincement de la patte, contrôle de la respiration), la déshydratation (pli de peau) et l’hypoxie (couleur des muqueuses) seront contrôlées. Étant donné que la température ne peut pas être contrôlée et que le risque d’hypothermie est sévère lors d’une anesthésie, des tapis chauffants seront utilisés tous le long de l’expérimentation. Les animaux bénéficieront d’une réhydratation per- et post-opératoire ainsi qu’une prise en charge antalgique adaptée. Un système facilitant la prise alimentaire ainsi que la prise de boisson sera mis en place (nourriture gélifiée). Nous avons également mis en place une grille d’évaluation des points limites chez les animaux afin de limiter leur souffrance. Les injections intrapéritonéales (cellules pour le modèle de carcinomatose péritonéale et luciférine) seront réalisées sous anesthésie. Aucune douleur associée à ces gestes n’est donc attendue. Le développement des tumeurs (taille et nombre) sera estimé de manière non-invasive par imagerie de la bioluminescence après injection de luciférine.

Choix des espèces

Les souris sont les modèles utilisés pour tester facilement les nouveaux outils permettant de faire de la chirurgie assistée par fluorescence. Nous utiliserons des souris immunodéficientes Swiss Nude, nous permettant d’implanter des cellules tumorales humaines (HCT116-luc et PANC-1-luc). Ces souris ont déjà été utilisées lors des premiers travaux avec des tumeurs humaines xénogreffées. Nous utiliserons des souris âgées de 8 à 10 semaines correspondant à un stade de développement adulte de l’animal, et à un poids suffisant (supérieur à 20g).

600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des femelles gestantes sont rendues hypothyroïdiennes par un régime pauvre en iode, leurs portées adoptées par d'autres mères, puis les descendants sont exposés cinq jours à 4 °C ou soumis à un régime obésogène avec des tests de glycémie par incisions répétées de la queue. Le porteur indique qu'un échec d'adoption expose les nouveau-nés à la dénutrition et à l'hypothermie, et que l'exposition au froid comme l'obésité font perdre du poids. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne peut se substituer à l'étude de la communication mère-petits à l'échelle de "l'organisme entier".

Objectifs

Chez l’homme comme chez la souris, les hormones thyroïdiennes stimulent la dépense d’énergie. Les hormones thyroïdiennes agissent en particulier dans le tissu adipeux brun. Ce dernier est spécialisé dans la dissipation d’énergie et la production de chaleur. Chez la souris lors d’une exposition au froid mais aussi en réponse à un régime riche en graisse ce tissu est activé ce qui permet respectivement le maintien de la température corporelle et de limiter la prise de poids. Outre cet effet stimulateur de la dépense d’énergie chez l’adulte, les hormones thyroïdiennes sont présentes en forte concentration durant la période périnatale, pendant laquelles elles contrôlent le développement de nombreux organes, dont celui du tissu adipeux brun. La grossesse entraîne très fréquemment une baisse des concentrations sanguines d’hormones (hypothyroïdie). Si cette dernière est corrigée dans de nombreux pays, elle ne l’est pas en général dans les pays en voie de développement. La mère, mais aussi le fœtus/nouveau né, se retrouvent alors en hypothyroidie. Dans ce projet nous étudierons si une hypothyroïdie limitée à la période de développement du tissu adipeux brun chez l’embryon/nouveau né, impacte la capacité de ce tissu à produire de la chaleur lors d’une exposition au froid ou à un régime obésogène à l’âge adulte.

Bénéfices attendus

Les périodes fœtale et postnatale sont critiques pour déterminer les capacités métaboliques de l’adulte que ce soit chez l’homme mais aussi chez la souris. Les concentrations d’hormones thyroïdiennes sont fortement régulées pendant ces deux périodes et sont très importantes pour le développement de nombreux organes. Nous établirons ici si une hypothyroïdie précoce entraine une prédisposition à développer des anomalies métaboliques chez l’adulte. Si tel est le cas, une meilleure maîtrise de la concentration des hormones chez la mère et/ou le nouveau né permettrait non seulement de limiter les problèmes développementaux mais aussi d’assurer un équilibre métabolique chez l’adulte. Ceci est particulièrement important dans un contexte d’épidémie mondiale d’obésité et d’hypothyroïdie fœtale et postnatale mal contrôlées dans de nombreux pays.

Procédures

L’ensemble des animaux évoqués sont vigiles sauf indication contraire Dans une première expérience des femelles gestantes seront nourries pendant la gestation avec de la nourriture pauvre en iode contenant une molécule bloquant la production d’hormone thyroïdienne entraînant une « hypothyroïdie ». D’autres auront un régime contrôle. A la naissance, les portées des mères hypothyroïdiennes sont données à adopter à des mères normales et vice versa. Les mères hypothyroïdiennes sont maintenues sous leur régime spécial jusque 15 jrs après la naissance. Ensuite tous les animaux reçoivent un aliment normal jusqu’à leurs 2 mois. Ils sont alors injectés sous la peau (1 fois, 15s) pour introduire sous anesthésie gazeuse (1 fois, 5 mn) une puce éléctronique qui permettra de monitorer la température corporelle. Après 5 jrs de récupération, une partie des animaux est gardée à 23°C, l’autre hébergée pendant 5 jrs à 4°C. 2 injections en sous-cutanée sont réalisées à 30 mn d’intervalle avec un analgésique et un anesthésique (2 fois 15s) pour permettre le prélevement de sang terminal Dans une deuxième expérience des femelles gestantes seront nourries pendant la gestation avec de la nourriture pauvre en iode contenant une molécule bloquant la production d’hormone thyroïdienne entraînant une « hypothyroïdie ». D’autres recevront un régime contrôle. A la naissance, les portées des mères hypothyroïdiennes sont données à adopter à des mères normales et vice versa. Les mères hypothyroïdiennes sont maintenues sous leur régime spécial jusque 15 jrs après la naissance. Ensuite tous animaux reçoivent un aliment normal jusqu’à leurs 2 mois. Pour certains des animaux, le régime alimentaire normal sera remplacé par un régime obésogène pour 2 mois. Avant changement et à l’issue de ces 2 mois, toutes les souris seront soumises à un test pour mesurer leur capacité à utiliser du glucose administré en gavage (1 fois, 15 s). L’évolution de la glycémie sera mesurée 5 fois dans une goutte de sang issue d’une légère incision à la queue (1 incision, 5s par prélèvement). Après une semaine toutes les souris seront soumises à un autre test sanguin pour mesurer leur capacité à utiliser le glucose en réponse à une injection d’insuline dans la cavité abdominale (1 fois, 15 s). L’évolution de la glycémie sera mesurée comme après gavage au glucose. injections en sous-cutanée sont réalisées à 30 mn d’intervalle avec un analgésique et un anesthésique (2 fois 15s) pour permettre le prélevement de sang final

Impact sur les animaux

Après sevrage les mâles issus d’une même portée doivent être répartis dans les différents groupes expérimentaux (température ou nourriture), certains peuvent être isolés pendant une partie des expériences. En cas d’échec d’adoption les petits risquent d’être dénutris et en hypothermie Légères douleurs liées à différents types d’injection dans l’abdomen (glucose, insuline, anesthésique) ou au gavage Légères douleurs liées à la présente de la puce implantée sous la peau L’hypothyroïdie chez le nouveau né, et l’exposition au froid chez l’adulte peut entrainer une perte de poids Les prélèvements à la queue dans les tests de réponse au glucose et à l’insuline peuvent provoquer une douleur légère. Sous le régime obésogène les animaux peuvent prendre beaucoup de poids. Cette forte prise de poids peut s’accompagner de difficulter à se déplacer. Lors des tests de réponse à l’insuline, les souris peuvent se retrouver en hypoglycémie

Devenir

L’ensemble des animaux est mis à mort pour prélèvements des tissus à analyser

Remplacement

Aucun modèle in vitro ne peut se substituer au modèle animal pour ce type d'études physiologiques qui impliquent la communication entre la mère et ses petits, différents organes et des effets au cours du temps. Les mécanismes sont complexes et doivent être envisagés à l'échelle de l'organisme entier.

Réduction

Le nombre d’animaux par groupe a été réduit au maximum pour permettre l’obtention de résultats significatifs. 8 animaux par condition expérimentale sont nécessaires pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. En effet les effets de l’hypothyroïdie sont variables d’un animal à l’autre. De plus les points limites peuvent être atteints pour quelques animaux durant les expériences ce qui entraînent leur retrait de la procédure. Nous utiliserons donc 10 animaux par groupe pour prendre en compte ce risque. Nous ne répéterons pas les expériences si nous n’avons pas besoin de matériel supplémentaire. D’autre part, toutes les femelles gestantes que nous utilisons pour obtenir des petits ayant été exposés à une hypothyroïdie précoce ne seront pas commandées en même temps. Dès que le nombre de petits sera suffisant, les commandes seront arrêtées

Raffinement

Autant que possible, les animaux sont maintenus en groupes sociaux à deux ou trois animaux par cage pour limiter le stress. Si les animaux viennent à être séparés suite à des blessures, ou pour permettre la ventilation des animaux dans les différents groupes, on leur procurera un enrichissement supplémentaire dans leur cage. Nous veillerons au bien être et à la bonne santé des animaux tout au long des expériences, en leur effectuant des visites trois fois par semaine, en vérifiant leur poids, et observant que leur comportement soit normal. Des lotions antiseptiques seront appliquées en cas de blessure Lorsqu’une perturbation importante des animaux est attendue, comme la perte de poids lorsque les animaux sont hébergés à 4°C, la fréquence de la surveillance des animaux est augmentée à deux fois, voire trois fois par jour. La nourriture obésogène a tendance à rancir, elle est donc renouvelée deux fois par semaine. L’insuline peut faire chuter le taux de glucose sanguin. Lors des tests de tolérance à l’insuline, on veille à ce que ce taux ne descende pas en dessous d’un seuil critique. Si ce seuil est atteint l’animal est immédiatement injecté avec du glucose Des analgésiques et anesthésiques sont utilisés pour limiter la douleur lors de l’implantation de puces électroniques sous la peau et lors des prélèvements sanguins avant la mise à mort des souris.

Choix des espèces

Les rôles des hormones thyroïdiennes chez la souris sont très similaires à ceux chez l’homme. Chez ces deux espèces les hormones thyroïdiennes contrôlent le développement de nombreux organes et stimulent la dépense énergétique chez l’adulte. La souris est aussi le modèle le plus utilisé de nos jours pour le genre d’études que nous proposons (adoptions, effet du développement sur la physiologie de l’adulte) ce qui nous permet d’une part de comparer directement nos résultats à ceux obtenus par d’autres équipes de recherche et d’autre part de disposer du matériel nécessaire pour réaliser les expériences. Nous nous intéressons aux conséquences d’une hypothyroïdie précoce sur la capacité au maintien de la température et sur la prédisposion à l’obésité chez l’adulte. Nous travaillerons donc avec des femelles gestantes et étudierons leurs descendants jusqu’à l’âge de 2 ou 4 mois selon les expériences.

792 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent en intraveineuse une dose unique de candidats anticancéreux, subissent des prélèvements de sang répétés à la queue, puis un prélèvement terminal de grand volume par ponction cardiaque sous anesthésie "pouvant induire un arrêt cardiaque", les effets indésirables attendus allant de la perte d'appétit à la diarrhée. Le porteur précise que les souris écartées du protocole, trop légères ou mal injectées, servent d'abord à s'entraîner aux gestes techniques avant d'être tuées. Il affirme qu'un "organisme entier et vivant" est "nécessaire" pour ces analyses de tolérance.

Objectifs

Ce projet vise à déterminer la tolérance lors de l’administration des candidats de thérapie ciblée anticancéreuse. Les données de tolérance sont nécessaires afin d’analyser le comportement des candidats anticancéreux dans la circulation sanguine en dose unique. Ces composés ayant une efficacité comparable entre humains/souris, les résultats de tolérance (projet actuel), seront objectivables entre l’humain et le modèle souris et serviront, à terme, à définir les modalités d'administration du médicament (dose et fréquences), lors des premiers essais cliniques. Ils permettront également d’objectiver des évènements indésirables. La première dose de cette étude sera déterminée en se basant sur une dose de référence connue, efficace et bien tolérée.

Bénéfices attendus

Les données de tolérance seront nécessaires afin d’analyser le comportement des candidats anticancéreux dans la circulation sanguine. Ces études permettront de modéliser au mieux les doses et les fréquences à utiliser pour les études d’efficacité et ainsi, à terme, de déterminer les doses et les fréquences des premières études cliniques chez l’Homme.

Procédures

# Une contention et des prélèvement(s) sur animal vigile seront prévues sur chaque animal : -lors de l’injection par voie intraveineuse dans le veine de la queue des candidats anticancéreux J(0) (5minutes) -lors de chacun des prélèvements sanguins (en éraflant la veine de la queue pour ne prélever qu'une goutte de sang) à chaque temps (J(-3) , J(3) et J(9) post-traitement - 5 minutes). Une anesthésie générale sans réveil sera effectuée sur chaque animal en fin d’expérimentation et/ou atteignant les critères éthiques pour effectuer un prélevement sanguin final de grand volume, suivie d’une mise à mort (10 minutes).

Impact sur les animaux

# Les animaux subirons un stress durant plusieurs minutes (pendant et suivant l’acte) lors de la manipulation : (1) changes, (2) pesées, (3) contentions et (4) anesthésies. # Les animaux subiront une douleur de légère à modérée durant plusieurs secondes pendant l’acte lors : (1) de l’injection par voie intraveineuse des candidats anticancéreux (au temps J(0)), et (2) de chacun des prélèvements sanguins(en éraflant la veine de la queue pour ne prélever qu'une goutte de sang) à chaque temps (J(-3) , J(3) et J(9) post-traitement). # S’agissant d’une expérience de tolérance, les composés de la classe thérapeutique utilisée peuvent induire des évènements indésirables à haute dose (parmi les plus attendus : perte d’appétit, fatigue, diarrhées, perte de cheveux…), pouvant aller jusqu'à l'atteinte des critères ethiques. Il est à noter que ces effets sont généralement transitoires (environ une semaine pour les doses les plus fortes et culminant autour du 3ème jour post-traitement). # Un prélevement sanguin final de grand volume, pouvant induire un arrêt cardiaque, sera pratiquée sous anesthésie/antalgie générale sans réveil sur l’ensemble des animaux arrivant en fin d’expérience (à 28 jours post-traitement) ou en cas d'atteinte des critères éthiques.

Devenir

L’ensemble des animaux entrés en procédure seront euthanasié : - Tous les animaux ayant atteint les critères éthiques ainsi que les animaux arrivant en fin d’expérience à 28 jours post-traitement auront un prélèvement sanguin de grand volume (par piqure dans le coeur) effectuée sous anesthésie/antalgie générale sans réveil. - Les animaux ayant atteint les critères éthiques et dont l’état ne permet pas de pratiquer ce prélèvement de grand volume , seront mises à mort par dislocation cervicale sous anesthésie gazeuse. - Les souris non entrées en protocole (problème à l'injection, poids inférieur à 24g...), seront reformées pour pouvoir pratiquer des entrainement aux geste techniques, puis mises à mort par dislocation cervicale sous anesthésie gazeuse.

Remplacement

S’agissant d’analyses de tolérance, un organisme entier et vivant est nécessaire afin d’obtenir des résultats représentatifs. De plus, les candidats médicaments de thérapie ciblée anticancéreuse étudiés dans ce projet ayant une efficacité comparable entre humains/souris aucune alternative ne peut se substituer à un modèle souris.

Réduction

Le procédé de micro-échantillonnage lors des prélèvements sanguins permet d’obtenir l’ensemble des valeurs pour un même animal en ne lui prenant que de très faibles quantités de sang. Le nombre d’animaux utilisés est ainsi considérablement réduit par rapport à un prélèvement sanguin classique et les variations inter-individus seront également mieux maîtrisées. En cas d’obtention de la dose maximum tolérée, les animaux prévus pour les doses suivantes seront annulés. Les animaux étant livrés chaque semaine pour les différents tests de dose, cela permettra de diminuer le nombre d’animaux entrés en protocole. Pas d’utilisation de groupe contrôle nécessaire par rapport aux échantillonnages de par l’utilisation d’un prélèvement sur les souris en expérience à J(-3) avant traitement par les candidats anticancéreux (permettant ainsi de limiter le nombre d’animaux).

Raffinement

Les animaux seront hébergés par groupe sociaux de 4 à 5 dans des cages transparentes et aux dimensions adaptées avec un accès à l’eau et à la nourriture ad libitum et un enrichissement de l’environnement (coton pour nidification, tunnels, bâtons à ronger, ou équivalents). Avant la mise en place du protocole, les souris seront acclimatées pendant une période d’une semaine afin de limiter leur stress. Chaque essai de dose sera séparé du précédent d’une semaine, ce qui permettra d’ajuster au mieux les doses (ainsi que la souffrance résultant d’utilisation de doses trop élevées). Une surveillance comportementale et physiologique poussée des animaux ainsi que la définition d’une grille de score adaptée et suffisamment prédictive permettra d’anticiper et d’éviter au mieux toute souffrance animale. Les animaux seront observés sur critères physiques et comportementaux deux fois par jour pendant les trois premiers jours de traitement, puis une fois par jour jusqu’à la fin de l’expérience à J(28), et seront pesés une fois par jour pendant la première semaine, puis trois fois par semaine jusqu’à la fin de l’expérience à J(28). Un système de surveillance est mis en place au sein de l'établissement utilisateur pour le suivi des animaux nécessitant une surveillance accrue le week-end et les jours fériés. Les animaux inclus dans la grille de score n'atteignant pas les critères éthiques de mise à mort recevront des soins adaptés (alimentation et abreuvement facilités, réchauffement...). Une pommade antalgique/anesthésique pourra également être utilisée en cas d’inflammation au site d’injection. Le prélèvement sanguin final de grand volume (par piqure dans le coeur) sera effectuée sous anesthésie/antalgie générale sans réveil et les prélèvements d’organes seront réalisés après la mort de l'animal.

Choix des espèces

S’agissant d’analyses de tolérance, un organisme entier et vivant est nécessaire afin d’obtenir des résultats représentatifs. De plus, les candidats médicaments de thérapie ciblée anticancéreuse étudiés dans ce projet ayant une efficacité comparable entre humains/souris, aucune alternative ne peut se substituer à un modèle souris. La souris est une espèce animale à la fois petite et bien caractérisée pour ces études. En plus, les données d’efficacité anticancéreuses et de pharmacocinétique (le devenir du médicament dans le sang au cours du temps) seront générées sur cette même espèce animale afin de déterminer au mieux les doses et les fréquences d'administration de ces candidats médicaments de thérapie ciblée anticancéreuse chez l'Homme.. Les animaux seront livrés à 7 semaines de développement et inclus en expérience à 8 semaines . A cet âge-là, les animaux sont adultes avec un système immunitaire et des organes matures permettant une tolérance pertinente par rapport au type de thérapies utilisées dans ce projet.

24 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Privées de système immunitaire, elles reçoivent sous anesthésie un tatouage puis des injections intradermiques de mélanocytes humains, avant un suivi photographique de la pigmentation puis leur mise à mort à deux et quatre semaines pour prélever la peau. Cette étude pilote vise seulement à fixer le nombre de cellules à injecter en vue de futurs essais sur un modèle de vitiligo, maladie décrite comme "bénigne" mais lourde psychologiquement. Le porteur affirme que le remplacement "n'est pas envisageable" car aucun modèle in vitro ne suivrait la fonctionnalité des mélanocytes dans le temps.

Objectifs

Les objectifs de ce projet constituant une étude pilote, sont d’évaluer in vivo chez la souris l’évolution de la pigmentation cutanée au cours du temps suite à l’injection intradermique de différentes quantités de cellules responsables de la pigmentation cutanée appelées mélanocytes. Il s’agit d’un nouveau produit de thérapie innovante en cours de développement qui utilise des mélanocytes obtenus par différenciation de cellules souches humaines. Ce nouveau produit permettrait de repigmenter des zones cutanées dans le cadre d’une maladie appelée vitiligo au cours de laquelle des taches blanches, parfois des poils blancs, apparaissent sur la peau. Pour effectuer l’évaluation de ce nouveau produit de thérapie innovante, une suspension de mélanocytes à différentes concentrations, sera injectée en différents points dans une zone préalablement délimitée par tatouage sur des souris immunodéficientes, c’est à dire dépourvues d’un système immunitaire fonctionnel, afin d’éviter tout rejet. Un suivi de la pigmentation cutanée sera effectué de façon hebdomadaire à l’aide d'une caméra. Des prélèvements des sites d’injection des mélanocytes seront effectués à 2 temps différents mais relativement précoces après injection des mélanocytes humains afin de réaliser des analyses qui permettront de caractériser la présence et la fonctionnalité des mélanocytes. Cela permettra notamment de définir le nombre de mélanocytes à injecter dans le cadre d’études d’efficacité futures sur un modèle de vitiligo.

Bénéfices attendus

Le vitiligo est une maladie auto-immune, liée à un dysfonctionnement du système immunitaire, au cours de laquelle des taches blanches (parfois des poils blancs) apparaissent sur la peau. Elle concerne 0,5 à 1,0 % de la population mondiale selon des données de 2017. Ces dépigmentations peuvent survenir à n’importe quel moment de la vie, n’importe quel âge, et quelle que soit la couleur de la peau. Bien qu’il soit considéré comme une maladie bénigne, le vitiligo n’est pas anodin : il a des répercussions psychologiques importantes qui peuvent altérer la qualité de vie des personnes qui en souffrent (dépression, angoisse, isolement…). Des traitements existent, à base de crèmes, en association ou non avec un traitement par la lumière (photothérapie), traitements par voie orale ou sous-cutanée, mais la repigmentation est un phénomène long, 6 à 24 mois de traitement sont nécessaires pour obtenir des résultats satisfaisants, avec des effets secondaires plus ou moins importants, et une récidive dans 40 à 50% des cas. La greffe de mélanocytes provenant du patient lui-même est une solution mais elle nécessite de prélever de la peau dans une zone pigmentée, engendrant la création de cicatrices pouvant elles-mêmes être peu ou pas pigmentées. Il est donc important et nécessaire de développer de nouvelles thérapies permettant de traiter et de repigmenter plus rapidement les zones atteintes de dépigmentation, d’en évaluer la fonctionnalité et la stabilité au cours du temps par des approches simples et sur des modèles expérimentaux représentatifs de la pathologie humaine. Ces nouvelles thérapies pourront ainsi être évaluées par la suite chez l’Homme et elles permettront d’améliorer la prise en charge et la qualité de vie de personnes atteintes de vitiligo.

Procédures

Les 24 souris nécessaires à la réalisation de ce projet seront tout d’abord soumises à un tatouage de 4 points effectués sur le dos en arrière des omoplates, sous anesthésie générale, réalisés en 10 minutes environ. Une semaine plus tard, les 24 souris seront soumises chacune à 4 injections dans la peau de cellules responsables de la pigmentation cutanée ou du milieu dans lequel elles seront mises en suspension, à l’intérieur de la région délimitée par les 4 points de tatouage. Ces injections seront réalisées sous anesthésie générale, en 10 minutes environ. Pour chaque souris, les sites d’injection seront observés et photographiés chaque semaine afin de suivre l’évolution de la pigmentation cutanée au cours du temps. Ces observations et photographies seront effectuées sous anesthésie générale, en 5 à 10 minutes environ.

Impact sur les animaux

La douleur induite lors de la réalisation des points de tatouage puis des injections intradermiques des mélanocytes sera très limitée du fait de leur exécution sous anesthésie générale en un temps relativement court (moins de 10 minutes). Le suivi de l’évolution de la pigmentation cutanée effectué de façon hebdomadaire au cours de l’étude, nécessitant la mise sous anesthésie générale afin de positionner correctement la caméra au niveau de la région délimitée par les 4 points de tatouage, n’engendrera pas de douleur et sera réalisé en un temps très court (5 à 10 minutes environ). Un suivi quotidien du comportement des animaux et régulier de leur évolution pondérale sera effectué tout au long de l’étude mais aucune modification comportementale notoire et aucune perte de poids significative ne sont attendues.

Devenir

Les 24 souris seront euthanasiées pour moitié 2 semaines après injections dans la peau de cellules responsables de la pigmentation cutanée ou du milieu dans lequel elles seront mises en suspension, et pour l’autre moitié au bout de 4 semaines, avec 3 souris de chacun des 4 groupes expérimentaux par temps de prélèvement, par injection d’une surdose d’euthanasique sous anesthésie générale profonde. Un prélèvement sera effectué au large des sites d’injections pour la réalisation d’analyses qui permettront de caractériser la fonctionnalité des cellules injectées au cours du temps.

Remplacement

Le remplacement des expérimentations animales par des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans le contexte de ce projet. Il n’est en effet pas possible d’utiliser des modèles in vitro ou ex vivo permettant de caractériser sur un temps prolongé la fonctionnalité de mélanocytes injectés, processus dépendant de mécanismes complexes (influence du microenvironnement cutané et réaction immunitaire). L’ensemble de ces facteurs complexes ne peut être appréhendé qu’in vivo sur un modèle animal.

Réduction

Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux nécessaire à la réalisation de ce projet constituant une étude pilote mais permettant d’obtenir des résultats prédictifs et représentatifs. La réalisation de 4 sites d’injection intradermique par souris permet de limiter le nombre d’animaux nécessaires mais de fournir suffisamment d’échantillons par temps de mesure pour la réalisation des analyses envisagées. Une analyse statistique sera réalisée à partir des résultats des analyses effectuées.

Raffinement

Une attention toute particulière sera portée aux animaux suite à la réalisation des points de tatouage, des injections intradermiques et des prises de photos hebdomadaires avec la caméra, effectuées sous anesthésie gazeuse. Les animaux seront observés quotidiennement tout au long de l’expérimentation, leur poids sera mesuré deux fois par semaine, et si une perte de poids supérieure à 20% par rapport au poids maximal atteint est observée, ou si des signes d’infection des sites d’injection ou des modifications du comportement des animaux sont observés (cachexie, vocalises, convulsions…), ceux-ci seront euthanasiés dans des conditions éthiques. Les souris seront placées par 2 dans des cages de 18.9x29.6x12.8 cm équipées d’un couvercle filtrant dans une animalerie dédiée au souris immunodéficientes. Elles seront maintenues en cycle de lumière inversé pour observer leur comportement pendant leur phase active et ainsi respecter leur horloge biologique (chronobiologie), des bâtonnets d’ouate étant placés dans leur cage comme enrichissement pour assurer leur bien-être, remplacés lors de chaque change de litière. De la nourriture irradiée et de l’eau filtrée seront mises à disposition pour chaque cage.

Choix des espèces

La souris est l’espèce animale la plus adaptée pour réaliser ce projet en raison de sa taille et de sa facilité de manipulation permettant la réalisation d’injections intradermiques. D’autre part, l’utilisation de souris immunodéficientes, très peu pigmentées, permettra d’éviter le rejet des mélanocytes humains injectés. Les animaux seront des souris âgées de 6 semaines à l’arrivée au laboratoire et de 7 semaines pour le démarrage des expérimentations. Cela correspond à l’âge de souris classiquement décrit dans la littérature scientifique pour la réalisation d’études de greffes cutanées (généralement 6 à 8 semaines), l’injection intradermique de mélanocytes humains étant considérée comme une greffe cutanée.

552 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie abdominale sous anesthésie pour induire une tumeur du foie, des injections d'un anticorps deux fois par semaine pendant quatre semaines et des mesures de tumeur par imagerie, la tumeur pouvant provoquer gêne et douleurs. Le projet cherche à confirmer qu'un anticorps déjà développé freine le cancer du foie et l'associe à des immunothérapies existantes. Le porteur affirme qu'une "validation dans un modèle physiologique complet sur animal entier" reste nécessaire avant tout passage chez l'humain.

Objectifs

Le cancer du foie qui est le 3ème cancer le plus meurtrier dans le monde. Le traitement de référence des formes graves fait appel à des anticorps ciblant le système immunitaire, mais seul un faible pourcentage de patients répond à ces traitements. Il y a donc urgence à améliorer les thérapies actuelles. Depuis une dizaine d’années nous avons développé un anticorps reconnaissant spécifiquement une protéine localisée sur la membrane des cellules et connue pour participer au développement de différents cancers, notamment celui du foie. Nous avons montré que notre anticorps conduisait à une inhibition partielle de la croissance du cancer du foie dans un modèle de souris ne présentant pas de système immunitaire. Nous avons également montré que le traitement de cellules issues de patients par notre anticorps permet d’activer les cellules immunitaires. Ceci suggère que notre anticorps pourrait améliorer l’efficacité des thérapies existantes ciblant le système immunitaire pour le traitement du cancer du foie. L’objectif de notre projet est tout d’abord de valider nos résultats précédents en confirmant la capacité de notre anticorps à inhiber la progression tumorale dans des souris présentant un système immunitaire fonctionnel, mais également d’évaluer l’efficacité de notre anticorps en combinaison avec des anticorps ciblant le système immunitaire.

Bénéfices attendus

Le cancer du foie est un cancer pour lequel le nombre de cas est en augmentation constante partout dans le monde, et les traitements actuels ne permettent de soigner qu’un faible pourcentage de malades. Notre projet est une étape vers la mise en place de nouveaux traitements. Nous pensons que notre anticorps peut améliorer l’efficacité des thérapies actuelles qui ciblent le système immunitaire et ainsi la prise en charge des malades dans le futur. Cet anticorps a d’ailleurs déjà passé les tests de toxicité avec succès et est récemment entré en essai clinique pour le traitement d’autres pathologie du foie.

Procédures

Tous les animaux de ce projet seront soumis à une opération chirurgicale sous anesthésie générale d’une durée d’environ 20 minutes. Une fois par semaine, les animaux recevront une injection d’un composé permettant de mesurer la taille des tumeurs sur animaux vigiles qui prend moins d’une minute. Puis les animaux seront anesthésiés afin de réaliser la mesure, qui dure au maximum 10 minutes. Certains animaux recevront un traitement par anticorps 2 fois par semaine pendant 4 semaines par injection réalisée sur animaux vigiles qui prend moins d’une minute à être réalisée. Les animaux subiront un prélèvement de sang terminal. Cette procédure est réalisée sur animaux anesthésiés et est réalisé en environ 1 minute.

Impact sur les animaux

Notre modèle induit des tumeurs dans le foie, qui peuvent entrainer une gêne et des douleurs au cas où la tumeur dépasse une certaine taille. De même, les injections répétées peuvent parfois engendrer de l’inflammation, une douleur ou très rarement une ulcération au niveau des sites d’injection.

Devenir

Tous les animaux de ce projet seront mis à mort afin de collecter les tissues (tumeurs, foies) qui seront utilisées pour des analyses ultérieures.

Remplacement

Afin de remplacer les études in vivo, nous avons procédé à des études in vitro sur lignées cellulaires et ex vivo sur des tissus de patients afin de démontrer la validité de l’approche. Celle-ci nécessite maintenant une validation dans un modèle physiologique complet sur animal entier avant transposition clinique chez l’humain.

Réduction

Afin de réduire la quantité de groupes d’étude, nous prévoyons d’adopter une démarche pas-à-pas, en améliorant au fur et à mesure les conditions d’étude de notre anticorps par le biais d'une étude pilote sur une petite cohorte d'animaux afin de choisir la dose la plus éfficace. Les tailles d’effectifs ont été déterminées à priori grâce à un logiciel dédié afin d’obtenir des résultats statistiquement fiables et robustes. Les données obtenues grâce aux animaux de ce projet seront analysées avec des tests statistiques classiques.

Raffinement

Afin de raffiner au mieux notre méthodologie, le protocole expérimental est planifié en amont. L’environnement des animaux est enrichi avec des tubes de coton et de la frisure de kraft pour la nidification et des briques de tremble à ronger. Les animaux seront maintenus en groupe. Des points limites précoces ont été établis afin d’interrompre si nécessaire les procédures permettant de soustraire les animaux à toute douleur ou souffrance. Les procédures invasives ou stressantes sont réalisées sous anesthésie générale et analgésie. Avant les procédures le nécessitant, au cours de la période d’acclimatation de 7 jours, les souris seront laissées 2-3 jours sans manipulation puis habituées à la contention afin de diminuer le stress lié aux injections répétées.

Choix des espèces

Les souris sont de petits mammifères très proches de l’homme notamment du point de vue immunologique. Le modèle proposé dans cette étude a contribué dans le passé à établir le potentiel curatif des approches thérapeutiques ciblant le système immunitaire actuellement prescrites chez l’homme. Les animaux seront utilisés à un âge adulte à partir de 8 semaines afin qu’ils présentent un système immunitaire mature.

32 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteurs d'une forme sévère de dystrophie musculaire de Duchenne, ils reçoivent par voie orale un inhibiteur des myosines rapides, subissent des prises de sang au sinus rétro-orbitaire sous anesthésie et des tests d'agrippement, avant d'être tués pour analyses des muscles. Le porteur affirme tester un modèle qui "mime fidèlement" la maladie de l'enfant et renvoie le bénéfice thérapeutique au "long terme". Il conclut que la question ne peut être obtenue que chez "l'animal vivant avec l'ensemble de ses organes".

Objectifs

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une myopathie génétique rare qui touche un garçon sur 3500 à la naissance. Le pronostic de la DMD est très sombre et les jeunes patients meurent prématurément d'insuffisance cardiorespiratoire. En l'absence de la protéine dystrophine, les fibres musculaires sont affaiblies et fragiles, au point de rompre lors d’une contraction musculaire qui agit comme un stress mécanique. Cela conduit à des cycles répétitifs de régénération et de dégénérescence des fibres, accompagnés d'une inflammation chronique douloureuse et d’une perte permanente des fibres musculaires par épuisement de la capacité de réparation du muscle. L'objectif de notre étude est de stopper la progression de la maladie à l'aide de nouvelles molécules qui réduisent la mort des fibres musculaires. L'efficacité d’un composé similaire a déjà été démontrée sur un modèle de souris DMD, cependant moins sévères que notre modèle de rat. Ce projet permettra de valider chez le rat l'efficacité de trois nouveaux composés dans une situation qui ressemble beaucoup à celles des enfants atteints de DMD.

Bénéfices attendus

Notre laboratoire vise à mieux caractériser les mécanismes de la DMD pour les contrer via des thérapies innovantes que nous testons sur un modèle qui mime fidèlement la sévérité de la maladie de l'enfant. Nous proposons ici de tester des composés innovants qui via un mécanisme protecteur de la membrane des fibres musculaires, améliore la survie de l'ensemble des muscles et réduisent la douleur de l'inflammation causée par la disparition massive des fibres. Ces composés permettront sur le long terme d'accélérer la récupération motrice. Nous projetons ainsi d'identifier une piste innovante qui pourrait devenir un traitement utilisable chez l’enfant en complément des outils de thérapie génique en cours de développement.

Procédures

Le traitement sera administré une seule fois par voie orale afin de maîtriser la dose administrée. Le geste dure 15 secondes. Le sang des animaux (1,7 ml au total) sera prélevé en deux fois au sinus rétro-orbitaire, sous anesthésie générale légère et locale. Le prélèvement dure 30 secondes, l'anesthésie complète environ 20 minutes. La durée d'une séquence de grip test est de 20 minutes.

Impact sur les animaux

Il a été montré que les produits administrés ne sont pas toxiques jusqu’à une inhibition de 50% de l’activité des fibres musculaires rapides (qui confère leur protection contre la mort). Le dosage utilisé, inférieur, sera limité à 15% d’inhibition, ce qui garantit l‘absence de toxicité. La procédure de ce projet inclut des animaux de 4-5 semaines chez lesquels les nuisances de l'évolution spontanée de la maladie sont très limitées et ne gênent l'exécution d'aucune de leurs tâches quotidiennes. Ils se déplacent, mangent, boivent, se toilettent et jouent comme leurs frères de portée non atteints par la maladie. L'administration du traitement par gavage utilisera une sonde plastique souple à bout arrondi qui supprime les perforations possibles de l'oesophage avec l'usage d'anciennes sondes métalliques. La contention pour ce geste, les prises de sang et le test d'agrippement est réalisée délicatement, ce qui élimine la réponse de stress de l'animal. Un effet indésirable du test d'agrippement est la cassure d'une griffe trop longue lors du saisissement de la barre, raison pour laquelle nous vérifions avant le test leur longueur et les raccourcissons si besoin.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour récupérer les prélèvements nécessaires aux analyses histologiques et moléculaires nécessaires.

Remplacement

Ce qui a pu être testé de l'efficacité des composés sans l'usage d'animaux a été réalisé en amont de ce projet. Les composés que nous allons administrer engage leur cible biologique et réduisent la contraction des fibres musculaires rapides. Leur innocuité dans un organisme mammifère a été validée chez des souris. Cette étape est indispensable pour évaluer l'éventuelle toxicité du produit administré, mais aussi de tous les composés issus de leur transformation par les organes du corps, en particulier le foie. Sur ces bases robustes, nous souhaitons avec ce projet répondre à la question qui ne peut être obtenue que chez l'animal vivant avec l'ensemble de ses organes en interrelation constante : l’action du composé testé permet-elle dans le modèle sévère de la maladie (le rat que nous utiliserons) de protéger suffisamment les muscles pour que cela confère un bénéfice fonctionnel quantifiable à l’échelle des muscles squelettiques, associée à une diminution également quantifiable des lésions musculaires délétère à l’échelle histologique.

Réduction

Notre laboratoire a cumulé de nombreuses données sur ce modèle de rats DMD. Les calculs de puissance statistique nous recommandent d'utiliser 8 rats par groupe, ce que nous avons validé avec d'autres projets terminés. Nous avons optimisé la correction des données avant analyse statistique. Puis, nous utilisons une analyse statistique adaptée à chaque type de comparaison, selon des critères stricts admis par la communauté scientifique. En raison du nombre important de projets qui incluent toujours des animaux sauvages (wildtype, WT) et DMD traités avec un placebo, nous avons accumulé de nombreuses données qui nous permettent de documenter avec fiabilité l'histoire naturelle de la maladie, en comparaison avec les congénères sauvages. Il a donc été possible ici de ne pas inclure d'animaux WT, sans perte d'information biologique de référence. Les molécules ont par ailleurs déjà été testées sur des rats sauvages.

Raffinement

Les animaux sont stabulés en portoirs à cages ventilées, dans des pièces dont la température et l'hygrométrie sont contrôlées et monitorées. Pour le bien-être des rats, nous avons fait le choix des plus grandes cages disponibles sur le marché, de sorte qu'ils peuvent marcher et se dresser sur leurs pattes arrière. Cet exercice spontané quotidien est pleinement justifié pour des rats dont nous évaluons les capacités locomotrices. Les animaux ont un accès ad libitum à la nourriture et à l'eau. Le cycle d'éclairage respecte l'alternance jour/nuit. Les rats, des animaux sociaux, sont hébergés avec des congénères, l'isolement n'existe jamais et le milieu est enrichi avec des lanières de papier Kraft, des bâtons de bois à ronger, des balles rondes, des tunnels ou des carrés de coton compacté. Pour éviter une réponse de stress induite par les divers tests, les animaux seront habitués dès leur arrivée à être manipulés régulièrement, le plus en douceur possible. Des points limites ont été établis et seront constamment évalués en observant individuellement les animaux chaque jour, week-ends et jours fériés inclus. Tout dépassement des points limites sera suivi d'une action correctrice et en cas d'absence de bénéfice (évolution irréversible), nous procèderons à la mise à mort compassionnelle de l'animal avant qu'il ne souffre. Le suivi des animaux sera conduit par un personnel compétent pour reconnaître, quantifier et atténuer ou supprimer les signes de douleur ressentie chez les animaux.

Choix des espèces

Le rat est une espèce de mammifère appartenant à la classe des Euarchontoglires qui contient également les primates (donc l'humain). À ce titre, le rat phylogénétiquement proche de nous constitue un modèle apprécié. Les outils récents d'édition du génome ont permis d'en faire un modèle de choix pour l'analyse des troubles musculosquelettiques. Notre nouveau modèle de rat DMD mime la maladie humaine de manière beaucoup plus fidèle que ne le fait le modèle emblématique de la souris mdx, tout en conservant les atouts des rongeurs (courte durée de gestation, taille raisonnable, longévité moyenne, effectifs plus importants). Il est un excellent complément au modèle de chien DMD. En médecine translationnelle, il s'insère entre les données obtenues in vitro et la validation translationnelle du chien dont la valeur est inestimable en médecine de précision (hétérogénéité génétique, épigénome, système immunitaire, partage des facteurs d'environnement, format). Nous utiliserons des animaux à l'âge de 4 à 5 semaines. Notre étude de caractérisation ainsi que les résultats in vitro montrent que la fibrose musculaire est significativement augmentée et quantifiable dès l’âge de 3 semaines. Le démarrage du traitement à 4-5 semaines permettra d’évaluer la capacité des composé testé à réduire l’endommagement musculaire et par conséquent, à différer l’installation progressive de la fibrose et ses conséquences fonctionnelles sur la musculature striée.